4.1장: TCP 기본 개념

RFC 793: https://tools.ietf.org/html/rfc793
The TCP/IP Guide: http://www.tcpipguide.com/free/t_toc.htm

전송 제어 프로토콜 (TCP; Transmission Control Protocol)은 인터넷에서 가장 핵심이 되는 전송 계층 프로토콜이다.

TCP는 데이터 누락을 방지하고 전송 순서를 보장하는 연결지향형 프로토콜이다.

두 호스트간 신호를 통해 서로 상태를 확인하고 연결을 수행하고, 연결 종료 시에도 동일하게 수행한다.
TCP 프로토콜 구조를 살펴보면 전송제어 프로토콜이라고 불리는 이유를 알 수 있다.

0                   1                   2                   3
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|          Source Port          |       Destination Port        |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                        Sequence Number                        |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                    Acknowledgment Number                      |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|  Data |           |U|A|P|R|S|F|                               |
| Offset| Reserved  |R|C|S|S|Y|I|            Window             |
|       |           |G|K|H|T|N|N|                               |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|           Checksum            |         Urgent Pointer        |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                    Options                    |    Padding    |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                             data                              |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

출발지 포트 (Source Port)
- 송신 호스트의 포토 번호 (최대: 65,535)
목적지 포트 (Dest Port)
- 수신 호스트의 포트 번호
순차 번호 (Seq)
- 해당 연결에서 송신자가 전송하는 전체 데이터 상의 위치(offset) 번호로 데이터의 순서를 나타냄
확인 번호 (Ack num)
- 수신 데이터에 대한 응답으로 상대방의 순차 번호와 연동되어 이전까지 누락 없이 수신 성공한 것을 의미하면서 다음에 받기를 기대하는 순차 번호가 된다.
- 수신한 순차 번호에 데이터 길이를 더한 값을 사용한다.
헤더길이 (Data Offset)
- 32비트의 배수로 표현된 TCP 헤더의 길이
플래그 (Flag)
- TCP 연결과 종료, 데이터 처리에 해당 제어 정보
- SYN (Synchronization): TCP 연결을 시작하는데 사용
- ACK (Acknowledgement): ACK 패킷
- FIN (Finish): TCP 연결을 종료하는데 사용
- RST (Reset): FIN으로 4-way 핸드쉐이크가 아닌 한 번에 끊거나 비정상적인 세션을 끊을때 사용
- PSH (Push); 버퍼가 채워지기를 기다리지 않고 데이터를 어플리케이션 계층으로 올려 보낸다
- URG (Urgent): 긴급 포인터가 유효한 것인지 나타냄
윈도우 크기 (Window)
- 수신 버퍼 윈도우의 현재 여유 크기를 의미하며, 흐름제어에 사용된다.
- 송신 측은 수신 측의 윈도우 크기가 0이면 윈도우 크기가 다시 커질 때 까지 전송을 멈추게 된다.
- 윈도우의 정확한 동작 방식을 이해하기 위해서는 슬라이딩 윈도우(Sliding Window) 개념을 알고 있어야 한다.
체크섬 (Checksum)
- 헤더와 데이터 부분의 무결성을 검증하기 위한 필드
긴급 포인트 (Urgent Pointer)
- URG 플래그가 세팅된 경우 16비트인 이 항목의 값은 시퀀스 번호로부터 오프셋 위치로 긴급 데이터 바이트를 가리킨다.
- 긴급 포인터는 수신측이 긴급 데이터 바이트를 받으면 SIGURG 시그널을 발생시켜 기존 TCP 흐름을 벗어난 작업을 시킬 수 있다.
옵션 (Options)
- 여러 부가적인 용도로 사용할 수 있다.
- 옵션을 유형 1바이트, 크기 1바이트 그리고 추가로 값이 있는 경우(크기 1바이트) 만큼 값이 존재하며, 아래는 대표적인 옵션의 예다.
패딩 (Padding)
- 옵션을 포함해 32비트의 배수로 맞추기 위한 추가적인 패딩 비트

TCP 상태 전이도

TCP Finite State Machine